Внутриклеточный моторчик приблизит к разгадке неврологических заболеваний

Группа во главе с учеными из НИИ Скриппса определила основную структурную организацию молекулярного моторчика, который буксирует грузы и выполняет другие критически важные функции в клетках.

Биологи давно хотели узнать, как работает этот молекулярный моторчик под названием «динеин-динактиновый комплекс». Однако большой размер комплекса, бесчисленные подгруппы и высокая гибкость до сих пор ограничивали структурные исследования маленькими частями целого.

В новом исследовании биолог Габриэль Ландер из Скриппса в сотрудничестве с Триной Шререр из университета Джона Хопкинса получили цельное представление динеин-динактиновой структуры.

«Работа позволила нам достичь критического понимания регуляции динеинового моторчика и визуализировала структуру для лучшего понимания того, почему дефекты в этой системе связаны с заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера», заявил Ландер.

Результаты опубликованы в издании Nature Structural & Molecular Biology.

Беспрецедентная детализация

Белки динеин и динактин обычно совместно работают на микроканальцах для обеспечения клеточных активностей, таких как клеточное деление и внутриклеточная транспортировка критического груза, такого как митохондрия или мРНК.

Также комплекс играет ключевую роль в формировании и восстановлении нейронов, а проблемы с динеин-динактиновой моторной системой обнаружены в мозге и включают перечисленные выше заболевания, и, пожалуй, амиотрофический латеральный склероз.

Наконец, для проникновения глубоко внутрь клеток динеин-динактиновую моторную систему взламывают некоторые вирусы, включая вирус герпеса, вирус бешенства и ВИЧ.

«Понимание взаимодействия и функционирования динеина и динактина, а также их фактического облика определенно полезно для медицины», сообщил исследователь Шайкат Чаудхари, первый автор исследования.

Чтобы изучить динеин-динактиновый комплекс, сначала в лаборатории получили отдельные белки динеин и динактин, которые сами по себе сложны, с множеством подгрупп, но при этом они так хорошо сохранились с эволюцией, что практически идентичны у разных форм жизни, от дрожжей до млекопитающих.

С помощью электронного микроскопа и современных технологий обработки изображений Чаудхари и Ландер разработали двухмерные снимки базовых структур динеина и динактина. Эти структурные данные содержат беспрецедентные подробности и продемонстрировали подгруппы, которые до сих пор никто не наблюдал.

Ученые создали новейшую стратегию для очистки и визуализации динеина и динактина в комплексе в микроканале — похожей на рельс клеточной структуре, по которой динеин-динактиновый моторчик перемещает грузы.

«Это первый снимок того, как выглядит динеин-динактиновый комплекс в целом, а также как он ориентирован на микроканал», отметил Чаудхари.

Раздвигая границы

Данные о структуре разъяснили, как взаимодействуют на микроканале динеин и динактин, как они принимают грузы и как последовательно двигают их в одном направлении.

Теперь Чаудхари и Ландер надеются на основе достигнутых результатов получить с помощью электронной томографии трехмерное высокоразрешающее изображение динеин-динактинового микроканального комплекса.

Ссылка по теме: http://www.scripps.edu/news/press/2015/20150309lander.html